Física II

Se dispone de tres elementos ópticos, una lente convergente de 40 cm de focal, una lente divergente de 60 cm de focal y un espejo esférico cóncavo. a) La lente divergente está formada a su vez por la yuxtaposición de dos lentes, una plano-convexa de índice de refracción 1.5 y otra bicóncava de índice de refracción 1.6. Los radios de la lente bicóncava están en la relación 1 a 2, y el primero de ellos coincide con el de la plano-convexa. Determinar el valor de dichos radios; b) se sitúa en un eje óptico la lente divergente, y 70 cm detrás de ella la convergente. Se coloca un objeto 30 cm a la izquierda de la lente divergente. Determinar la posición y carácter de la imagen formada; c) a continuación se quita la lente convergente (manteniendo la posición relativa entre la lente divergente y el objeto) y se coloca el espejo esférico. Determinar la posición del espejo así como su radio si se quiere que la imagen final sea real, esté a la misma distancia del objeto que en el apartado b) y sea 6 veces menor que el objeto.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN1997.

¿Qué peso de vapor de agua a 100 oC debe inyectarse en un recipiente metálico de 30 kg de peso que contiene 100 kg de hielo a -20 oC para ponerlo a la temperatura de 25 oC, sabiendo que previamente se añadieron 15 kg de agua a 100 oC? ¿En qué condiciones térmicas se encontraba el baño cuando se empezó a inyectar el vapor? Calor específico del metal: 0.2 cal/g oC; calor específico del hielo: 0.5 cal/g oC; calor específico del agua: 1 cal/g oC; calor de fusión del hielo: 80 cal/g; calor de vaporización del agua: 537 cal/g.

Problema de Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

a) Una lente convergente de 12 cm de distancia focal está formada a su vez por dos lentes convergentes convexo-cóncavas yuxtapuestas, de modo que las superficies en contacto tienen el mismo radio. Una de las lentes tiene un índice de refracción de 1.2 y los radios de curvatura de sus caras están en relación 1 a 2; la otra tiene un índice de refracción de 1.4 y los radios de curvatura de sus caras están en la relación 2 a 3. Determinar los radios de curvatura de las caras de dichas lentes. b) Un sistema óptico está formado por dos lentes delgadas convergentes L1 y L2, de 12 cm y 8 cm de focal respectivamente, situadas en este orden sobre un eje óptico, y distantes entre sí 40 cm. Delante de L1 se encuentran dos objetos idénticos verticales, A y B, separados por 4 cm, y distantes A de L1 20 cm (ver figura). Determinar la relación entre los tamaños de las dos imágenes; c) a continuación se desplaza L2 hacia la izquierda hasta quedar en contacto con L1. Encontrar la posición de las nuevas imágenes y su relación de alturas.

Problema de Óptica geométrica. Aparece en la convocatoria de JUN1999.

Un litro de gas helio (γ=1.67) se encuentra a una presión de 16 atm y una temperatura de 327 ºC. Se expansiona isotérmicamente hasta que su volumen es de 4 litros y después se comprime a presión constante hasta que su volumen y temperatura son tales que una compresión adiabática devuelve el gas a su estado inicial. a) Dibujar el ciclo que sigue el gas en un diagrama PV; b) calcular la variación de energía interna en la transformación isobárica; c) calcular el trabajo realizado durante cada ciclo; d) determinar el rendimiento del ciclo.
(1 atm=101324.72 N/m2)

Problema de Entropia y Segundo Principio de la Termodinámica. Aparece en la convocatoria de JUN2007.